Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Актуальность темы диссертационной работы определяется местом и ролью систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) в национальном хозяйстве страны. В условиях практического отсутствия собственных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в республике на первое место выдвигаются вопросы энергосбережения, которые должны решаться таким образом, чтобы снижение потребления ТЭР не сказывалось на функционировании всех отраслей экономики, обеспечении производства конкурентоспособной продукции и повышении жизненного уровня населения. В этом плане организационно-технические мероприятия, позволяющие решать задачи повышения эффективности работы теплоисточников СЦТ, являются своевременными и экономически выгодными.
Современное состояние теплоэнергетики Республики Беларусь требует применения технических решений, направленных на повышение энергетической эффективности, в первую очередь, существующего оборудования энергосистемы, в т.ч. теплоисточников и тепловых сетей. Поэтому решение вопросов модернизации энергогенерирующего оборудования, оптимизации режимов ра-эоты систем теплоснабжения, является крайне актуальным.
Связь работы с крупным» научными программам», темами.
Задачи, решаемые в данной диссертационной работе, соответствуют основным направлениям энергетической политики Республики Беларусь на 2001-1005 годы и на период до 2010 года в области развития электроэнергетики и эсновным организационно-экономическим направлениям в области энергосбе->ежения. Внедрение результатов работы осуществлялось в рамках региональ-шх программ "Энергосбережение" г. Минска и Гродненской области в 1-997->000гг.
Цель и задачи исследования.
Цель работы заключается в научном обосновании технических решений ювышения надежности и эффективности функционирования основного тепло-еиерирующего оборудования теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) - теплофикацион-[ых паротурбинных установок (ТПТУ), котельных и тепловых подстанций сис-ем централизованного теплоснабжения.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и іешеньї следующие задачи:
провести анализ режимов работы ТПТУ на примере турбины ПТ-60-130/13 в условиях, сложившихся в последние годы в белорусской энергосистеме, и оптимизацию низко-потенциальной части (НПЧ) турбоустановки на режимах работы с минимальными пропусками пара в конденсатор: разработать техническое предложение перевода турбины на ухудшенный вакуум;
разработать аналитический метод анализа и синтеза схем регенерации для ТПТУ с учетом многоступенчатого подогрева питательной воды и наличия конденсационной выработки электроэнергии;
- провести анализ и оптимизацию режимов работы и схемных решений для
теплоисточников систем централизованного теплоснабжения в условиях массо
вого внедрения средств автоматизации У потребителей теплоты.
Объект и предмет исследования.
Объектом исследования в работе являются элементы С ЦТ: ТПТУ, водогрейные котельные, тепловые подстанции-. Предметом исследования - структурные схемы и режимы работы объекта исследования.
Научная новизна и значимость полученных результатов.
-
На основании исследований режимов работы турбоустановки ПТ-60-130/13 проведен сравнительный анализ известных и предложенных впервые технических решений по переводу ее на ухудшенный вакуум. Показам выбор оптимального решения для условий Гродненской ТЭЦ-2.
-
Получил дальнейшее развитие аналитический метод определения теоретически оптимальной температуры питательной воды для ТПТУ с многоступенчатой регенерацией и наличием конденсационной выработки электроэнергии. Показана возможность его применения для синтеза новых схем регенерации ТПТУ, в том числе для схем с дубль-регенерацией.
-
Получили дальнейшее развитие основные принципы автоматического регулирования процесгов на тепловых подстанциях. Впервые реализован метод управления отпуском теплоты на отопление по двум возмущениям: температуре и перепаду давления сетевой воды в контуре отопления.
-
Получены оригинальные результаты промышленного эксперимента на действующей системе теплоснабжения, анализ которых позволил предложить подходы к оптимизации режимов совместной работы теплоисточников с автоматизированными тепловыми подстанциями с применением количественно-качественного метода регулирования отпуска теплоты, аккумуляции теплоты в тепловых сетях, а также технические решения повышающие маневренность оборудования теплоисточников.
5. На основании аналитического исследования определена оптимальная структура водогрейной котельной при работе по количественному методу регулирования отпуска теплоты и критерию минимума затрат топлива на выработку и транспорт тепловой энергии.
Практическая и экономическая значимость.
Практическая и экономическая значимость результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в возможности их использования для научного обоснования технических решений при модернизации ТПТУ и оптимизации режимов их работы в зависимости от конкретных условий, диктуемых внешними системами и' обеспечивающих экономию топлива. Полученные структурные решения по организации оптимальных технологических перетоков в схемах водогрейных котельных по критерию минимизации расхода топлива на производство и транспорт тепловой энергии и предложенные технологические решения по организации управления тепловыми сетями в условиях оснащения потребителей средствами автоматизации реализованы при разработке и создании АСУ ТП теплоснабжением. Анализ и структурно-параметрическая оптимизация энергоисточников СЦТ позволили выявить основные резервы повышения эффективности их работы. Для ТПТУ они составляют 5-8%, для водогрейных котельных и тепловых подстанций 12-18%.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту. -
На защиту выносятся:
-
Методика и результаты теоретического исследования по переводу тур-эоустановки ПТ-60-130/13 на ухудшенный вакуум.
-
Новые подходы к формированию систем регенерации реконструируемых и новых ТПТУ, отличающихся многоступенчатым (более двух ступеней) "юдогревом сетевой воды и дубль-регенерацией.
-
Результаты натурного эксперимента и новые технологические решения » управлении элементами централизованных систем теплоснабжения с примене-шем, прямого цифрового регулирования тепловыми режимами и гидравличе-:кими процессами.
Личный вклад соискателя. .
Личный вклад соискателя состоит в постановке задач исследования, разра-ютке методик и программ численного анализа и оптимизации режимов работы і структурных схем модернизации ТПТУ, структурных схем водогрейных ко-ельных СЦТ, проведении натурного эксперимента, анализе эксперимент&чь-гых данных и внедрении в проектную Документацию и на действующем обору-ювании научно-практических рекомендаций и технических решений.
Автор защищает:
методику и программу анализа работы тепловой схемы и части низкого давления (ЧНД) турбины ПТ-60-130/13 и параметры режимов их работы с ухудшенным вакуумом;
результаты анализа работы схемы регенерации ТПТУ по критерию максимума выработки электроэнергии на тепловом потреблении с учетом многоступенчатого подогрева сетевой воды, наличия конденсационной выработки и дубльфегенерацин;
результаты промышленного эксперимента на системе теплоснабжения от котельной УП "Минсккомуннтеплоееть" по ул. Купревича, 30;
технические решения по повышению эффективности и надежности работы теплогенерирующего оборудования при установке.средств автоматического регулирования у потребителей теплоты.
Сведения о практическом использовании.
1. Полученные автором результаты исследовании были использованы при создании и внедрении АСУ ТП тепловыми сетями УП "Мннсккоммунтепло-сеть" и Волковыского ПОК и ТС.
-
Результаты исследований режимов работы системы теплоснабжения котельной "Купревича, 30" при автоматизации центральных тепловых пунктов (ЦТП) использованы в работах БелНИПИзнергопрома "Исследование, режимов работы систем теплоснабжения города Минска", выполняемые по заказу концерна "Белэнерго".
-
Результаты исследований по модернизации турбины ПТ-60-130/13 рассмотрены ПО "Гродноэнерго" и рекомендованы для использования при реконструкции энергогенерирующего оборудования Гродненской ТЭЦ-2.
Апробация результатов диссертации.
Основные положения диссертационной работы докладывались на 52, S3, 54-й международных научно-технических конференциях профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА (Минск, 1997, 1998, 2000 гг.), на IV республиканской научной конференции студентов и аспирантов Республики Беларусь (Гродно, 1998 г.), республиканском научно-практическом семинаре по инженерному обеспечению и благоустройству малых городов (Гродно, 1998 г.), республиканской научно-практической конференции по инженерному обеспечению городов (Минск, 1999 г.); международной конференции "Энергоэффективные технологии и возобновляемые источники энергии" (Минск, 1999 г.), X конференции стран СНГ с международным участием "Проблемы экологии и эксплуатации объектов энергетики" (Севасго-
поль, 2000 г.), международной конференции "Региональные проблемы энергосбережения в децентрализованной теплоэнергетике" (Киев, 2000 г.).
Опублнковаипость результатов.
Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, в том числе в 4 статьях в научных журналах, 5 тезисах докладов и-выступлений на конференциях. Четыре работы написаны самостоятельно. Общий объем опубликованных материалов - 30 с, в том числе без соавторов 14 с.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения,, списка использованных источников и приложений. Полный объем диссертации - 161 страница. Всего иллюстраций-43; таблиц- 16. Объем приложений — 18 страниц. Список использованных источников состоит из 135 наименований.
